KR101988011B1 - 결정립 방향성 전기 스틸 스트립을 생산하는 공정 및 상기 공정에 따라 획득되는 결정립 방향성 전기 스틸 스트립 - Google Patents

결정립 방향성 전기 스틸 스트립을 생산하는 공정 및 상기 공정에 따라 획득되는 결정립 방향성 전기 스틸 스트립 Download PDF

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Abstract

박판 연속 주조를 이용해서 결정립 방향성 전기 스틸 스트립을 생산하는 공정으로서, 상기 공정은 다음의 공정 단계들, 즉: a) 스틸을 용융하는 단계; b) 박판 연속 주조에 의해 스멜트를 연속적으로 주조하는 단계; c') 박판을 가열시키고, 최대 온도 1250℃에서 상기 박판을 풀림 처리받게 하는 단계; d) 1350℃-1380℃의 온도로 가열하는 단계; e) 열간 압연된 스트립을 형성하기 위해서 박판들을 연속적으로 열간 압연하는 단계; f) 코일을 형성하기 위해서 열간 압연된 스트립을 냉각하고 권취하는 단계; g) 권취 후 그리고 순차적인 냉간 압연 단계에 앞서 열간 스틸 스트립을 풀림하는 단계; h) 열간 압연된 스트립을 명목상 이용가능한 두께로 냉간 압연하는 단계; i) 냉간 압연된 스트립을 재결정화, 탈탄화 및 질화 풀림 처리받게 하는 단계; j) 풀림 분리기(비 점착성 레이어)를 냉간 압연된 스트립의 스트립 표면에 적용하는 단계; k) 뚜렷한 고스 텍스쳐를 가지는 마감처리된 스틸 스트립을 형성하도록 냉간 압연된 스트립을 2차 재결정화 풀림 처리받게 하는 단계; 및 l) 절연성 레이어와 함께 코팅되었던 마감처리된 스틸 스트립을 응력 제거 풀림하는 단계;를 구비하고, 박판 연속 주조를 이용해서 결정립 방향성 전기 스틸 스트립을 생산하는 개선된 공정을 제공한다. 이는, 공정 단계(h))에서의 냉간 압연된 스트립의 재결정화, 탈탄화 및 질화 풀림 단계가 탈탄화 풀림 작업단계 및 순차적인 질화 풀림 작업단계를 구비한다는 점에서 달성되는데, 중간 환원 풀림 작업단계는, 탈탄화 풀림 작업단계와 질화 풀림 작업단계 사이에 개입되어 있고, 질소(N2)와 수소(H2)를 포함하고 있으면서 냉간 압연된 스트립에 작용하고 그리고 0.10 미만의 수증기/수소 분압비(pH2O / pH2)를 가지는 건조한 가스의 풀림 분위기를 이용하여 최대 40초의 기간 동안 820℃ - 890℃의 범위에 있는 온도에서 수행되고, 여기서 1차 재결정화 결정립이 22 ㎛ 내지 25 ㎛의 원 같은 평균 크기(직경)를 가지는 냉간 압연된 스트립이 획득된다.

Description

결정립 방향성 전기 스틸 스트립을 생산하는 공정 및 상기 공정에 따라 획득되는 결정립 방향성 전기 스틸 스트립{PROCESS FOR PRODUCING GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL STEEL STRIP AND GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL STEEL STRIP OBTAINED ACCORDING TO SAID PROCESS}
본 발명은 박판 연속 주조(thin slab continuous casting)를 이용해서 결정립 방향성 전기 스틸 스트립(grain-oriented electrical steel strip)을 생산하는 공정에 관한 것으로서, 상기 공정은 다음의 공정 단계들, 즉:
a) 특히 2차 야금 처리 후 철(Fe)과 불가피한 불순물에 추가하여, Si: 2.50 - 4.00 wt%, C: 0.030 - 0.100 wt%, Mn: 0.160 - 0.300 wt%, Cu: 0.100 - 0.300 wt%, Alsl: 0.020 - 0.040 wt%, Sn: 0.050 - 0.150 wt%, S: < 100 ppm, N: < 100 ppm, 및 Cr, V, Ni, Mo과 Nb을 포함하는 그룹 중 하나 이상의 원소를 포함하고 있는 스멜트(smelt)와 함께 스틸을 용융하는 단계;
b) 50 - 120 mm의 두께를 가지는 가닥을 형성하기 위해서 불활성 가스에 대한 가닥의 노출없이 박판 연속 주조에 의해 스멜트를 연속적으로 주조하고, 그리고 가닥을 박판들로 분할하는 단계;
c) 다음의 단계들, 즉;
c') 바람직하게는 직선형 로(furnace)에서 1050℃ 이상의 온도로 박판을 가열시키는 단계; 그리고 최대 온도 1250℃, 바람직하게는 최대 온도 1200℃, 특히 최대 온도 1150℃에서 상기 박판을 풀림 처리받게 하는 단계;
를 구비하는 균질화 풀림을 수행하는 단계; 그리고
d) 유도 가열 장치, 특히 고주파 유도 가열 장치 쪽으로 박판을 이송하는 단계로서, 박판은 특히 통과하는 동안 제 1 열간 압연 통과단계 직전에 적어도 몇 초 동안, 온도가 1350℃-1380℃, 특히나 1355℃-1370℃의 온도 범위 내에 있는, 특히 1360℃인 단계(c'))에서의 이전 균질화 온도 이상의 온도까지 가열되는, 단계;
e) 1.8 mm - 3.0 mm의 두께를 가지는 열간 압연된 스트립을 형성하기 위해서 바람직하게는 직선형 다중 가닥 열간 압연 트레인 안에서 박판들을 연속적으로 열간 압연하는 단계;
f) 코일을 형성하기 위해서 열간 압연된 스트립을 650℃ 이하의 권취 온도에서 냉각하고 권취하는 단계;
g) 권취 후 그리고 순차적인 냉간 압연에 앞서 열간 스틸 스트립을 920℃ 내지 1150℃의 온도에서 풀림하는 단계;
h) 바람직하게는 양면 스탠드 상의 열간 스틸 스트립을 3개 이상의 통과단계로 된 단일 공정 단계에서 0.15 mm - 0.40 mm의 최종 두께를 가지는 냉간 압연된 스트립으로 냉간 압연하는 단계;
i) 냉간 압연된 스트립을 재결정화, 탈탄화 및 질화 풀림 처리받게 하는 단계;
j) 주로 MgO를 포함하고 있는 풀림 분리기(annealing separator)(non-stick layer; 비 점착성 레이어)를, 재결정화, 탈탄화 및 질화 풀림을 겪었던 냉간 압연된 스트립의 스트립 표면에 적용하는 단계;
k) 뚜렷한 고스 텍스쳐(Goss texture)를 가지는 마감처리된 스틸 스트립을 형성하도록 1150℃ 보다 높은 온도에서 벨 타입 로에서의 고온 풀림에 의해, 풀림 분리기로 코팅되었던 냉간 압연된 스트립을 2차 재결정화 풀림 처리받게 하는 단계;
l) 전기 절연성 레이어와 함께 2차 재결정화 풀림을 겪었던 마감처리된 스틸 스트립을 코팅하고 나서, 코팅되어 마감처리된 스틸 스트립을 응력 제거 풀림 또는 응력 완화 풀림하는 단계;
를 구비한다.
본 발명은 또한 상기 공정에 의해 획득되는 결정립 방향성 전기 스틸 스트립에 관한 것이다.
상기 공정에 의해 생산된 결정립 방향성 전기 스틸 스트립은 변압기에서 사용하도록 되어 있다. 결정립 방향성 전기 스틸 스트립의 재료는 압연 방향에 대해 평행한 용이한 자화 방향을 가지는 특히 첨예한 {110}<001> 텍스쳐(밀러 지수)를 특징으로 한다. 이러한 텍스쳐를 형성하는 방법은 우선 N.P. Goss에 의해 기술되어 있으므로, 이러한 텍스쳐는 대체로 "고스 텍스쳐(Goss texture)"로 지칭된다. 고스 텍스처는 2차 재결정화로도 지칭되는 선택적이면서 불규칙적인 결정립 성장(grain growth)에 의해 형성된다. 이 공정에서, 결정립 확대를 향한 금속성 매트릭스의 정상적이면서 자연스러운 경향은 억제자(inhibitor) 또는 억제자 위상(inhibit phase)으로도 지칭되는 결정립 성장 억제자의 존재에 의해 억압되어 있다. 억제자 위상은 매우 미세하면서 선택적으로 균질적으로 분포된 입자들의 하나 이상의 제 2 위상들로 이루어진다. 이들 입자들은 매트릭스가 있는 그 경계 표면 상에 자연적인 계면 에너지를 가지고, 이 매트릭스는 상기 경계 표면을 넘어 결정립 경계의 움직임을 억제하는데, 이는 계면 에너지의 추가 절약이 시스템에 걸쳐 최소화되기 때문이다. 이러한 억제자 위상은 고스 텍스쳐의 개발, 결과적으로는 이러한 재료로 달성될 수 있는 자성에 대한 중심적인 중요성을 가진다. 이 고정에서는 적은 수의 더 굵은 입자들보다 유리한 매우 많은 수의 매우 작은 입자들의 균질한 분포를 달성하는 것이 중요하다. 침전된 입자의 개수가 실험을 통해 결정될 수 없기 때문에, 그 크기는 효과의 지표로서 이용된다. 따라서, 입자들의 억제자 위상이 평균적으로는 실질적으로 100 nm 보다 커서는 안된다는 것이 가정되어 있다.
US 1,965,559 A에서, N.P. Goss에는, 스틸 스트립을 가열시키는 단계, 상기 스트립을 제 1 냉간 압연 단계 받게 하는 단계, 그리고 나서 스트립을 제 2 냉간 압연 단계 다음에 오는 추가 열 처리 받게 하는 단계에 의해 결정립 방향성 전기 스틸 스트립(규소강; silicon steel)이 생산되는 공정이 기술되어 있다.
또한 실제로 알려진 것은 황화 망간(II)(MnS)이 억제자로 사용되는 공정이다. 블록 주조나 연속 주조로 생산되는 판은 1차 굵은 MnS 침전물을 다시 용액 속에 넣기 위하여 1400℃에 가까운 매우 고온으로 가열된다. 이 희석된 MnS은 이후 고온 작업 공정 동안 침전되고 미세하게 분산된다. 이후 이미 생산된 열간 압연된 스트립이 필요한 결정립 성장을 가지기 때문에, 이는 고유의 억제로 지칭된다.
그러나, MnS 위상의 결정립 성장 억제 효과는 제한되어 있어서, 예컨대 2.30 mm인 통상의 열간 압연된 스트립 두께를 가정하면, 적어도 2개의 냉간 압연 처리단계들은 스틸 스트립을 그 명목상 이용가능한 두께가 되게 하는데 필요하며, 중간 재결정화 풀림은 개별적인 냉간 압연 처리단계들 사이에서 실행된다. 나아가, 황화 망간(II)에 의해 억제되는 재료는 제한된 텍스쳐 첨예도 만을 달성할 수 있고, 여기서 고스 포지션(Goss position)은 이상적인 포지션 둘레에서 평균 7°로 산재되어 있다. 이 텍스쳐 첨예도는 1.86 T인 값을 좀처럼 초과하지는 않는 800 A/m의 전계 강도로 자기 분극에 반영되어 있다. 이러한 재료는 통상적으로 종래의 결정립 방향성(Conventional Grain Oriented) 또는 CGO로 지칭된다.
열간 압연된 스트립으로부터 속행되는 통상적인 생산 공정은 중간 연속 재결정화 풀림 단계가 2개의 처리단계들 사이에 실행되는 2 단계의 냉간 작업 공정을 더 구비한다. 제 1 냉간 압연 처리단계에 앞서, 연속 열간 스트립 풀림 단계는 선택적으로 실행되고, 필수적인 열간 스트립 산세척(pickling)과 빈번하게 조합된다. 마지막 냉간 작업 단계는 통상적으로 연속 재결정화 풀림 단계가 다음에 온다. 이 풀림 단계는 또한, 페라이트에서 가용성인 최대 탄소 함량, 또는 3 wt% Si와 Fe의 성분 중 대략 30 ppm C에 의해 결정되는 자기 시효 한계 이하에서 스틸 스트립으로부터 탄소를 제거한다(탄소는 필수적인데, 이는 열간 압연 동안 정확한 미세구조를 형성해내기 때문임). 그 명목상 이용가능한 두께로 줄어든 스틸 스트립의 재결정화 미세구조는 2차 재결정화의 순차적인 단계를 위한 초기 기초를 나타낸다. 이 2차 재결정화는 벨 타입 로(bell-type furnace)에서 고온 풀림에 의해 완성된다. 코일형 링(코일)이 벨 타입 풀림 로에 배치되기 전에, 스틸 스트립의 표면은 비 점착성 레이어가 제공되어야 한다. 산화마그네슘(MgO)의 수성 슬러리는 보통 이러한 목적을 위하여 사용된다. 자기적으로 바람직한 고스 텍스쳐가 벨 타입 로에서 고온 풀림 동안 형성된다면, 다른 형상의 스틸 스트립은 더욱 개선되고, 그리고 전기 절연성 레이어는 스트립의 2개의 마주하는 큰 면적의 넓은 표면들에 적용된다. 이는 연속적인 풀림 로에서 수행된다.
SU 688527 A1에는 2개의 처리단계들 사이에 연속 재결정화 스트립 풀림과 2 단계의 냉간 압연 공정을 마찬가지로 수반하는 생산 공정이 개시되어 있다. 그러나, 중간 풀림 처리단계 동안, 스트립 또한 동시에 탈탄화된다. 이는 명목상 이용가능한 두께로 최종 냉간 압연 후 어떠한 추가적인 연속 스트립 풀림 단계도 요구되지 않는다는 이점을 가진다. 스트립은 비 점착성 레이어(보통은 MgO)로 간단히 코팅되고 나서, 고온 벨 타입 풀림 로 쪽으로 직접 이송된다. 그러나, 그 결과 생긴 스트립의 미세구조는 재결정화되지 않지만, 그 대신 압연된 그대로 있다. 결과적으로, 벨 타입 로에서의 풀림 동안의 스틸 스트립의 매우 점진적인 가열 동안, 미세구조의 회복이 우선 달성되고, 1차 재결정화 그리고 나서 2차 결정립 성장이 다음에 오는데, 이는 고스 텍스쳐의 형성을 유발한다. 이 공정은 비교적 비용면에서 효과적인 이점과 신뢰할 만한 생산을 제공한다. 그러나, 이는 고 투자율 결정립 방향성(High permeability Grain Oriented) 또는 HGO 재료의 수준이 아니라 단지 CGO 재료의 수준으로 자기값을 달성할 수 있다는 단점이 함께 한다.
US 3,159,511 A에서, 타구치에는 결정립 방향성 전기 스틸 스트립을 생산하는 공정이 기술되어 있고, 이로써 이상적인 포지션 둘레에서 단지 대략 3°로 산재되어 있는 개선된 텍스쳐 첨예도가 달성될 수 있다. 이는 억제자 위상과 같이 질화알루미늄(AlN)의 추가적인 활용에 의해 달성되고, 이 결정립 성장 억제 효과는 MnS의 결정립 성장 억제 효과를 보완한다. 이는 단일 처리단계의 냉간 압연 공정이 사용되게 한다. 이러한 방식으로 획득된 재료는 고 투자율 결정립 방향성(High permeability Grain Oriented) 또는 HGO로 지칭된다. AlN 억제자는 열간 압연 동안 최종 상태로 페라이트의 미세구조의 영역 속으로 침전된다. 그러나, 탄소(C) 함량을 CGO 재료의 함량 어느정도 이상 증가시키는 것은, 순차적인 열간 압연된 스트립 풀림에서 오스테나이트의 미세구조의 영역에 위치되어 있는 AlN 입자가 다시 용해되게 하고 나서 침전되고 고도로 제어되는 방식으로 매우 미세하게 분산되게 한다. 이는 연속 풀림 라인에서 산업상 즉시 달성가능한 온도에서 실행될 수 있는데, 이는 1080℃ 내지 1140℃의 오스테나이트에서 AlN의 가용 온도가 페라이트에서 보다 매우 낮기 때문이다. AlN 억제자 위상의 이 이중 형성(열간 압연 동안 페라이트에서의 형성과, 연속 열간 스트립 풀림 동안 오스테나이트에서의 형성 모두)에도 불구하고, 이는 고유의 억제로 지칭되는데, 이는 열간 스트립에서 생산되기 때문이며, 결정립 성장 억제 이질 위상 입자들은 "냉간 공정"의 초기에 완전히 존재한다.
DE 2 351 141 A1에는 추가적인 고유의 억제자 위상과 같이 SbSe의 사용이 제안되어 있다.
열간 스트립에서 생산되는 전술된 고유의 억제자 모두는 1350℃ 보다 높은 매우 고온의 판 재가열 온도를 필요로 한다. 실질적인 에너지 입력과 높은 산업상 비용을 필요로 하는 것에 추가하여, 이들 온도는 비교적 저온 용융 Fe-Si 공융 혼합물 때문에 용융 슬래그(> 1%)의 높은 발생률을 초래한다. 대량 생산시 그 결과 생긴 실질적인 손실에 추가하여, 산업상 풀림 시스템은 응력을 심하게 받고, 게다가 비용이 추가된다. 따라서, 소위 저온 가열 공정도 사용되고, 여기에서 판 재가열 온도는 1350℃ 미만으로, 이상적으로는 1250℃ 미만으로 줄어든다. 1250℃ 정도의 온도가 관심을 끄는데, 이는 결정립 방향성 전기 스틸을 위한 열간 압연된 스트립이 종래의 편평하게 압연된 스틸과 함께 생산되게 하기 때문이다. 그러나, 이들 공정들에서, 억제자 위상은 열간 압연된 스트립에 형성될 수 없는데, 이는 억제자 입자로 사용된 물질들이 순차적인 공정에서 재침전되어 미세하게 분산되게 하기 위해서 이들 온도에서 충분하게 용해될 수 없기 때문이다.
EP 0 619 376 A1에는 저온 가열 공정이 개시되어 있고, 여기에서 저온 판 재가열 온도는 통상적인 고유의 억제로 달성될 수 있다. 이 공정에서, MnS나 AlN 또는 다른 공지의 억제자보다 실질적으로 낮은 가용 온도를 가지는 황화 구리(Cu)만이 억제자로 사용되며, 판 예열 온도의 급격한 감소가 있다. 이 공정에 의해 전기 스틸 스트립에서 달성될 수 있는 자기적 특징은 대체로 CGO와 HGO 재료의 특징 사이에 있다.
저온 가열 공정에 있어서, 억제자는 전체 생산 공정 중 나중 처리단계까지 형성되지 않는다. 이 공정에서 사용되는 재료는 특히 충분한 유리 비결합체(free unbonded) 알루미늄(Al)을 포함하고 있다. 다양한 질화의 방법에 의해, AlN 억제자 위상은 그 명목상 이용가능한 두께로 냉각 압연되었던 스틸 스트립에서 형성된다. 억제자 위상의 이 형태는 열간 압연된 스트립에 고유하게 존재한 것은 아니고, 그 대신 냉간 압연된 스트립 처리 공정의 나중 단계 동안 우선 획득된다. 획득된 억제를 수반하는 이러한 공정은 EP 0 219 611 B1에 기술되어 있다.
EP 0 648 847 B1과 EP 0 947 597 B1에는 혼합된 형태의 고유의 획득된 억제가 기술되어 있고, 여기에서 판 예열 온도는 저온 가열 방법에서의 값 이상이면서 문턱값 미만의 값으로 세팅되는데, 이 문턱값을 넘어서는 유해한 용융 슬래그가 형성된다. 고유의 억제는 이로써 제한된 범위로만 형성될 수 있고, 마감처리된 재료/마감처리된 스트립에 만족할 만한 자기적 특징을 만들기에 충분하지 않을 수도 있다. 그러나, 이 단점은 이 공정을 질화 처리와 결합함으로써 극복될 수 있는데, 이는 그 결과 생긴 추가적인 획득된 억제가 충분한 총 억제를 달성하기에 충분하기 때문이다.
획득된 억제를 수반하는 공정에서, 산업상 이유로 AlN만이 실제 적용처에서 억제자로 사용되는데, 이는 틈새 원소로서 질소만이 매트릭스에서 충분히 빠른 확산 속도를 가지기 때문이다. 황은 획득된 억제자 위상으로 사용되지 않는데, 이는 황이 너무나도 느리면서도 심지어 열 활성화가 있어야 하는 진공 확산을 통해서만 매트릭스 속으로 침투할 수 있기 때문이다.
질화에서, 질소는 외부로부터 스트립 표면을 지나서 매트릭스로 분사되어서, AlN 입자들을 거기에 형성시킨다. 이는 전체 스트립 단면에 걸쳐 스트립의 중심부까지 발생해야만 해서, 매트릭스는 순차적인 2차 재결정화까지 균일하게 안정화된 상태로 남아있을 것이다. 질화 동안, 암모니아 가스(NH3)는 연속 풀림 처리 동안 풀림 분위기에 추가된다.
상술된 공정들은 판 두께가 150 mm보다 상당히 큰, 일반적으로 210 mm - 260 mm인 종래의 판 기술에 관한 것이다. 결정립 방향성 전기 스틸 스트립의 역사에 있어서의 중요한 개발은 EP 1 025 268 B1에 기술된 바와 같이 소위 박판 기술의 이용이다. 이 기술의 주된 경제적 이점은, 0 내지 100 mm, 일반적으로 60 mm - 90 mm의 두께를 가지는 (주조) 판인 것으로 알려져 있는 박판이 주위 온도로 더 이상 냉각되거나 추후에 고온으로 재가열되지는 않지만 그 대신 제어된 온도에서 직선형 균질화 로 쪽으로 이송된다는 점이고, 여기서 박판은 온도 손실을 보상하기 위하여 그리고 스트립의 길이와 폭에 걸쳐 온도를 균질화하기 위하여 어느 정도 (재)가열될 필요만 있다. 바로 이후, 이들 박판은 이어서 열간 압연된다. 실제 사용에서, 이는 에너지의 절약으로 인한 실질적인 비용상 이점 및 개선된 열간 압연된 스트립 에지 조건을 초래하며, 그 결과 생긴 수율 개선이 있다(물리적 수율의 개선).
박판의 제한된 열 저항 및 박판을 롤러 바닥 로(roller hearth furnace)를 지나서 운반할 필요 때문에, 가열함으로써 도달될 수 있는 온도는 판의 두께에 의해 제한된다. 예를 들어, 일반적인 결정립 방향성 Si 스틸의 판 두께가 65 mm인 상태에서, 1200℃는 충분한 실제 생산 신뢰성을 보장하기 위한 임계 상한이다. 이러한 이유로, 박판 기술, 즉 박판 연속 주조에 기초한 공정 라우트(process route)는 모두 필수적인 저온 가열 방법들이다. 질화 처리에 의해 획득된 억제자의 사용만이 고려되어 있는 이러한 공정들은 US 8,038,806 B2 및 US 8,088,299 B2에 기술되어 있다.
열간 조압연(조가공; roughing) 및 열간 마감 압연(마감가공; finishing)으로 이루어진 2 단계의 열간 압연 공정이 다음에 오는 후판(thick slab)을 주조하는 고온 가공 방법과 비교하여, 박판 연속 주조에 기초한 상술된 박판 기술 또는 박판 주조/압연 기술은 열간 마감 압연과 유사한 단 하나의 열간 작업 단계를 구비한다는 특유의 특성을 가진다. 그러나, 공정을 준-열간 조가공과 마감가공으로 분리하는 것이 적당하다고 알려져 있는데, 이는 미세구조를 재결정화하기 위한 10 - 30초의 기간이 열간 스트립의 균질성에 유리하고 그 결과 마감처리된 제품의 최종 특징의 균질성에도 유리하기 때문이며, 이는 WO 2011/063934 A1에 개시된 바와 같다.
박판 연속 주조를 이용해서 결정립 방향성 전기 스틸 스트립을 생산하는 기본적이면서 필수적인 공정이 개시되어 있는 하나의 종래 기술은 EP 1 025 268 B1과 EP 1 752 548 A1에 기술되어 있다.
박판 연속 주조를 이용해서 결정립 방향성 전기 스틸 스트립을 생산하는 것은, 균질화 풀림하고 일렬로 열간 압연하는 것, 스트립을 그 명목상 이용가능한 두께로 냉간 압연하는 것, 및 획득된 결정립 억제자 위상을 도입하도록 스트립을 나중에 질화 풀림하는 것이 다음에 오며, 더욱이 실제로는 마감처리된 스트립의 길이와 폭에 걸친 궁극의 자기적 특징에서의 변동을 초래하고, 그 결과로서 마감처리된 스트립의 품질의 저하를 초래한다.
US 6,432,222 B1에는 결정립 방향성 전기 스틸을 생산하는 방법이 개시되어 있고, 여기서 균질화 풀림은 1350℃까지의 온도에서 수행된다.
따라서, 본 발명의 목적은 박판 연속 주조 시스템을 이용하여 높은 등급의 결정립 방향성 전기 스틸의 비용 효율적인 생산을 가능하게 할 수 있는 공정을 고안하는 것, 그리고 특히 박판 연속 주조를 이용해서 결정립 방향성 전기 스틸 스트립을 생산하는 더욱 개선된 공정을 제공할 수 있는 해결책을 고안하는 것이다.
도입부에 기술된 타입의 공정에서, 본 발명의 목적은 공정 단계(i))에서의 냉간 압연된 스트립의 재결정화, 탈탄화 및 질화 풀림으로 달성되는데, 이 공정 단계는:
질소(N2)와 수소(H2)를 포함하고 있으면서 냉간 압연된 스트립에 작용하고 그리고 0.30 내지 0.60의 수증기/수소 분압비(pH2O / pH2)를 가지는 특히 습기있는 가스의 풀림 분위기를 이용하여 최대 150초의 기간 동안 820℃ - 890℃의 범위에 있는 스트립 온도에서 수행되는 탈탄화 풀림 작업단계를 구비하고; 그리고
질소(N2)와 수소(H2)를 포함하고 있으면서 냉간 압연된 스트립에 작용하고 그리고 0.03 내지 0.07의 수증기/수소 분압비(pH2O / pH2)를 가지는 가스의 풀림 분위기를 이용하여 최대 50초의 기간 동안 850℃ - 920℃의 범위에 있는 온도에서 수행되는 순차적인 질화 풀림 작업단계, 및 탈탄화 풀림 작업단계와 질화 풀림 작업단계 사이에서 수행되고 질소(N2)와 수소(H2)를 포함하고 있으면서 냉간 압연된 스트립에 작용하고 그리고 0.10 미만의 수증기/수소 분압비(pH2O / pH2)를 가지는 특히 건조한 가스의 풀림 분위기를 이용하여 최대 40초의 기간 동안 820℃ - 890℃의 범위에 있는 온도에서 수행되되 여기서 1차 재결정화 결정립이 22 ㎛ 내지 25 ㎛의 원 같은 평균 크기(직경)를 가지는 냉간 압연된 스트립이 획득되는 중간 환원 풀림 작업단계를 구비한다.
본 발명에 따르는 결정립 방향성 전기 스틸 스트립에 있어서, 본 발명의 목적은 상술된 공정에 의해 획득되는 결정립 방향성 전기 스틸 스트립으로 달성된다.
본 발명에 따르는 공정의 공정 단계들은 개별적인 공정 단계들 각각을 연속적으로 온라인에서 실행하는 시스템에서 수행될 수 있지만, 개별적인 공정 단계들 또는 그룹을 이루는 개별적인 공정 단계들을 우선 실행하고 나서 나머지 공정 단계들을 별개의 시스템에서 오프라인에서 실행함으로써 수행될 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 냉간 압연된 스트립의 탈탄화와 질화 풀림으로 된 공정 단계의 절차상 공정 공학 설계에 특히 역점을 두고 있고, 이에 관하여 가스 표면 반응의 안정된 공정 형성에 그러하다.
이러한 질화 공정은 매우 민감하면서도 실패하기 쉬운 표면 가스 반응이다.
질화에 있어서의 문제점은, 이 단계에 앞서 탈탄화 풀림이 필수적으로 매우 산화성인 (습기있는) 가스 조건 하에서 수행되는데 반해 질화가 산화의 가능성이 낮은 상태에서 더 건조한 풀림 분위기에서 수행된다는 점이다. 따라서, 매우 산화성인 탈탄화 풀림은 순차적인 질화와 간섭할 수 있는 다양하게 컴팩트하거나 국소적으로 불균질하면서 산화성인 방벽 레이어를 형성할 수 있다. 이 문제점을 다투기 위하여, 본 발명에 따라 바로 선행하는 탈탄화 풀림 작업단계 동안 형성되었던 임의의 국소 과산화(superoxidation)를 수정하도록 중간 환원 풀림 작업단계(중간 환원 구간)를 삽입하는 것이 제안되어 있어서, 즉시 다음에 오는 질화 처리는 균질하면서 재생가능하게 실행될 수 있다. 이 중간 환원 풀림 작업단계는 0.10 미만의, 또는 이상적으로는 0.05 미만의 줄어든 수증기/수소 분압비(pH2O / pH2)에 있다는 것을 제외하고는 이에 바로 선행하는 탈탄화 풀림과 같이 동일한 풀림 분위기 하에서 수행된다. 중간 환원 풀림 작업단계는 최대 40초, 바람직하게는 10 내지 20초 동안 지속된다. 온도는 820 - 890℃의 범위에 있고, 이상적으로는 선행하는 탈탄화 풀림과 순차적인 질화 풀림이 실행될 수 있는 최적화된 온도 수준과 선택된 온도 수준 사이에 대략적으로 집중되어 있어야 한다. 이는 시스템의 관점에서 공정 단계(i))에서의 공정을 수월하게 한다.
삽입된 중간 환원 처리의 결과로서, 풀림되어 냉간 압연된 스트립에서는 AlN 억제자 위상의 만족할 만한 균질하면서 재생가능한 형성이 달성된다. 이는 냉간 압연된 스트립의 질화 풀림 동안 획득된 억제에 추가하여 고유의 억제도 수행되거나 개시될 수 있도록 측정이 제공되게 한다. 이를 위하여, 본 발명은 단계(e))의 제 1 열간 압연 바로 전에 제 1 열간 압연 통과단계 직전 이전 단계(d))에서 박판이 유도 가열 장치, 특히 고주파 유도 가열 장치 쪽으로 이송되는 것으로 제공되어 있고, 여기에서 박판은 적어도 몇 초 동안, 특히 생산 흐름 경로에서 공정 단계(c'))의 개별적인 (균질화) 온도 이상인 1350℃ - 1380℃의 온도로 가열된다.
결정립 방향성 전기 스틸 스트립에 있어서, 이는 자기적 제품 특징과 그 균질화를 개선시키는 공정 공학의 관점에서 추가적인 선택사항을 초래한다. 원칙적으로, 박판의 최대 지속가능한 가열 온도(maximum through-heating temperature)가 이들 포맷의 제한된 고온 강도 때문에 기술적으로 제한되어서 원직적으로는 획득된 억제만이 실현가능하지만, 1380℃ 까지의 온도로 몇 초 동안 박판을 가열하는 것으로 여기에 제안된 선택사항으로, MnS와 AlN에 기초한 고유의 (부분적인) 억제가 추가적으로 달성된다. 이러한 고온에서의 재료의 불가피하게 낮은 고온 강도는 문제되지 않는데, 이는 이러한 온도로 가열되는 각각의 판이 열간 압연 라인이나 열간 작업대의 제 1 스탠드로부터 픽업되어 운반되도록 재료 전달 시스템의 기술적 구성이 설계되고 구현될 수 있기 때문이다. 박판 표면 상의 용융 슬래그 형성의 일반적인 문제점은 1350℃ 내지 1380℃의 온도가 단 몇 초의 짧은 시간 동안에 도달될 수 있는 한 여기에서 일어나지 않는다. 그러나, 이러한 몇 초는 억제자 입자의 용해를 획득하기에 충분하다.
이로써 달성될 수 있는 고유의 억제는 단일의 냉간 압연 처리단계를 구비하는 전체 공정을 위하여 필요한 총 억제를 제공하기에 충분하지 않으므로, 획득된 억제는 종래 기술로부터 공지된 바와 같이 그 이용가능한 두께로 냉간 압연되었던 스트립을 질화처리함으로써 달성되는 질화 풀림에 의해 더욱 제공되어야만 한다. 그러나, 열간 압연 동안 형성되는 고유의 부분 억제가 추가적인 공정 단계들을 지나는 통과를 위하여 스트립의 미세구조를 안정화하면서 어떠한 의존적인 결정립 성장 공정들도 방지한다는 점은 충분한 이점이다.
1차 재결정화, 탈탄화 및 질화 풀림 공정 동안, 텍스쳐 관계나 산소 함량이 제어되지는 않는다. 사실, 텍스쳐 비율이나 산소 함량에 관한 값들은 개별적인 플랜트, 장치 또는 공정의 개별적인 제어 때문에 조절된다. 텍스쳐 할당량이나 산소 함량을 좌우하거나 제어하는 모니터링 시스템이나 제어 시스템은 존재하지 않는다. 1차 재결정화 결정립과 같이 획득되는 냉간 압연된 스트립은 22 ㎛ 내지 25 ㎛의 원 같은 평균 크기(직경)를 가진다. "불활성 가스에 대한 가닥의 노출없는 주조"라는 표현은 불활성 가스 노출에 대한 그 결과 생긴 가닥(strand)의 노출없는 주조를 의미하고, 여기서 턴디시(tundish)나 주형(mold) 속으로 주입되는 금속 스트림의 평상시 통상의 보호는 그럼에도 불구하고 존재한다.
본 발명의 실시예에서, 매우 민감하면서 예민한 표면-가스 반응을 구비하는 질화 공정은, 공정 단계(i))에서의 질화 풀림 작업단계 동안 특히 총 가스 유량으로 지칭되는 적어도 2 wt% 내지 최대 12 wt%의 암모니아(NH3)를 풀림 분위기에 별도로 추가함으로써, 그리고 냉간 압연된 스트립의 2개의 마주하는 큰 면적의 스트립 표면들 위쪽에 암모니아를 취입함으로써 더욱 긍정적으로 영향을 받는다. 이는 이 지점에서의 기술 공정과 생산 공정의 개선을 초래하는데, 이는 저온 암모니아(NH3)가 풀림 가스의 조성물로서 가열된 스트립 위쪽에 취입되기 때문이고, 여기에서 암모니아는 반응식(NH3 → N + + ½H2 + H2)에 따라 스트립 표면 상에서 바로 즉시 사라진다.
질화는 질소 함량이 풀림된 스트립에 형성되게 하기 때문에, 본 발명의 추가 실시예에 따라 탈탄화 풀림 작업단계, 중간 환원 풀림 작업단계 및 질화 풀림 작업단계를 구비하는 공정 단계(i))의 풀림 동안, 냉간 압연된 스트립은 풀림 후 냉간 압연된 스트립이 적어도 200 ppm, 바람직하게는 적어도 280 ppm, 특히 적어도 400 ppm의 총 질소 함량을 가지도록 풀림되는 것이 유리하다.
냉간 압연된 스트립이 100 K/s 이상의 가열 속도로 공정 단계(i))에서 재결정화 풀림의 초기에 가열되는 것이 더욱 유리한데, 이는 본 발명에 의해 마찬가지로 제안되어 있다.
스멜트가 본 발명의 실시예에서 주조되는 특히 적당한 합금 성분에 있어서, 공정 단계(a))의 스멜트에서 황(S)에 대한 망간(Mn)의 비율이 6 보다 크고 바람직하게는 20 보다 크며, 질소(N)에 대한 알루미늄(Al)의 비율이 4 보다 크고 바람직하게는 10 보다 크다.
본 발명에 따라 스멜트의 과열 온도가 공정 단계(b))에서의 주조 동안 40K 미만, 바람직하게는 20K 미만, 특히 12K 미만이 되는 것, 그리고 가닥의 두께의 감소가 금형 바로 아래에서 "리퀴드 코어 리덕션(Liquid Core Reduction)" 방법에 따라 구현되는 한편 가닥 내부의 코어가 여전히 액체인 것이 더욱 적당하다.
유리하게도, 공정 단계(e))에서의 열간 압연은, 제 1 작업 통과단계 동안의 최초 압연 온도가 1150℃ 보다 높고 바람직하게는 1200℃ 보다 높은 상태, 최종 압연 온도가 850℃ - 980℃의 범위에 있는 상태, 및 최종 압연 속도가 12 m/s 미만, 바람직하게는 10 m/s 미만인 상태에서 수행되고, 이는 본 발명에 의해 마찬가지로 제안되어 있다.
추가 실시예에서, 본 발명은, 공정 단계(g))에서의 열간 압연된 스트립의 풀림 동안, 풀림되어 열간 압연된 스트립이 25 K/s 보다 빠른, 바람직하게는 30 K/s 보다 빠른, 특히 40 K/s 보다 빠른 냉각 속도로, 특히 바람직하게는 25 K/s - 52 K/s의 범위에 있는 냉각 속도로 풀림 후 담금질되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서 공정 단계(h))에서의 냉간 압연 동안의 작업은, 마지막 3개의 통과단계들 중 적어도 하나 이상 동안 열간 압연된 스트립이 적어도 5분 동안에 압연 동안 가공 열에 의해 발생되는 적어도 180℃ 내지 최대 260℃의 온도에 도달하도록 수행되는 것이 더욱 적당하다.
공정 단계(h))에서의 냉간 압연은 2개의 처리단계들로 수행될 수 있으므로, 본 발명은 공정 단계(g))에서의 냉간 압연이 2개의 처리단계들로 수행되는 것을 추가로 제안하고, 여기서 열간 압연된 스트립은 제 1 냉간 압연 처리단계에 앞서 산세척 단계에서 산세척되고, 냉간 압연의 제 1 처리단계가 완료되었다면 열간 압연된 스트립은 공정 단계(g))에 따라 풀림된다. 이 경우에는, 열간 압연된 스트립의 두께가 냉간 압연의 제 2 처리단계에서 적어도 85% 만큼 냉간 압연에 의해 감소되는 것이 더욱 유리하다.
2차 재결정화 풀림에 유리한 풀림 분위기는 공정 단계(k))에서의 2차 재결정화 풀림을 수행함으로써 본 발명에 따라 달성될 수 있으므로, 벨 타입 로에서의 고온 풀림의 가열 작업단계 동안에는 가스의 풀림 분위기 중 원자 퍼센트로 환산한 질소(N2)의 백분율이 원자 퍼센트로 환산한 수소(H2)의 백분율보다 크다.
최종적으로, 본 발명은 또한 공정 단계(l)) 다음으로, 코팅되어 마감처리된 스틸 스트립의 자기 구역 보정(magnetic domain refinement)을 발휘하는 공정 단계가 특히 선택적으로 실행되는 것으로 제공되어 있다.
전체적으로, 본 발명은, 통상적으로 결정립 방향성 전기 스틸 스트립에 사용되면서 2 내지 6.5 wt%의 비율의 철과 Si, 일반적으로 3.2 wt%의 Si 함량을 구비하는 기본 합금 시스템에 기초하고 있다. 다른 적합한 합금 원소들은 황 및 질소와 함께 탄소, 망간, 구리 및 알루미늄이다. 망간의 함량은 0.160 내지 0.300 wt%의 범위 내에 있다. 황 함량은 100 ppm 미만, 바람직하게는 50 ppm 미만으로 세팅되어 있다. 스멜트는 불활성 가스에 대한 가닥의 노출없이 박판 주조기를 이용하여 가닥을 형성하도록 주조된다. 이 가닥은 이후 박판들로 분할되고, 이들 박판들은 연속 로에서 1050℃ 보다 높은 온도, 바람직하게는 1150℃에서 균질화 풀림 처리받게 된다. 박판은 이후 직렬 유도 가열 장치를 이용하여 1305℃ 이상 1380℃까지의 온도로 신속하게 가열되고, 바로 이후, 박판은 1.8 mm - 3.0 mm, 바람직하게는 1.80 - 2.30 mm의 범위에 있는 열간 스트립 두께로 열간 작업된다. 이러한 방식으로 생산된 열간 압연된 스트립이 산세척되고 풀림되었다면, 0.15 mm - 0.50 mm의 범위에 있는, 바람직하게는 0.23 mm - 0.40 mm의 범위에 있는 그 명목상 이용가능한 두께로 냉간 압연되고, 여기서 180℃ 내지 260℃의 온도 범위를 가지는 공정 열은 적어도 5분, 바람직하게는 6분 동안 스트립 상에 작용하도록 허용되어 있다. 따라서, 생산되는 냉간 압연된 스트립은 이후 연속 풀림 라인에서 재결정화되고 탈탄화되며 질화되고, 그 동안 질소 함량은 적어도 180 ppm으로 증가된다. 탈탄화와 질화의 부분적인 단계들 사이에서, 중간 환원 작업단계는 산화 표면 레이어를 조정하도록 구현된다. 1차 재결정화, 탈탄화 및 질화 풀림 동안, 텍스쳐 비율과 산소 함량은 다시 제어되지 않는다. 오히려, 이들 값은 각각의 시스템과 공정의 제어에 의해 자동적으로 조정된다. 텍스쳐 비율이나 산소 함량을 제어하기 위한 어떠한 제어 또는 조절 시스템은 없다.
1차 재결정화 결정립이 22 ㎛ 내지 25 ㎛의 원 같은 평균 크기(직경)를 가지는 냉간 압연된 스트립이 획득될 것이다.
특히 MgO로 이루어진 비 점착성 코팅(풀림 분리기)가 적용된 후, 재료는 자기적으로 요구되는 고스 텍스쳐를 형성하면서 조정하기 위하여 벨 타입 풀림 로에서 1150℃ 이상 1200℃까지의 온도에서 고온 풀림 처리받게 된다. 절연성 코팅은 이후 적용되고, 연속 응력 완화 풀림이 즉시 다음에 온다. 검사, 인증 및 조정 다음으로, 그 결과물은 사용 준비된 마감처리된 스트립의 형태인 결정립 방향성 전기 스틸 스트립이다. 이 공정을 수행하는 동안, 즉 2차 재결정화 동안, 텍스쳐 비율과 산소 함량은 다시 제어되지 않는다. 오히려, 이들 값은 각각의 시스템과 공정의 제어에 의해 자동적으로 조정된다. 텍스쳐 비율이나 산소 함량을 제어하기 위한 어떠한 제어 또는 조절 시스템은 없다.
주조하기 위한 스멜트의 화학적 성분은 다음에 오는 이유로 언급되어 있다.
실리콘은 특정 전기 저항의 증가를 유발하고, 그 결과 전형적인 자기 손실의 감소를 유발한다. 2 wt%의 합금화 정도 미만에서, 결정립 방향성 전기 스틸로서의 사용은 타당하지 않는다. 4 wt% 이상의 합금화 백분율은 그 결과 생기는 큰 취성 때문에 가공을 심하게 방해한다. 실제 적용처에서, 3.15 내지 3.30 wt%의 Si 합금화 백분율은 유리한 것으로 알려져 있다. 3.45 wt%를 넘어서면, 취성에 관한 전술된 문제점이 관찰된다.
고온 공정 동안, 탄소는 페라이트-오스테나이트 변환의 결과로서 구조적 균질화를 유발한다. 0.030 내지 0.100 wt%, 바람직하게는 0.045 - 0.065 wt%의 탄소 함량은 대체로 표준이 된다. 이 효과는 고 탄소(C) 함량으로 강화되지만, 이 공정 동안 필요로 하는 탈탄화 단계는 더 많은 시간을 필요로 하고, 이로써 생산성을 떨어트린다.
합금 원소 망간은 주조 및 열간 작업성에 바람직한 영향을 미친다. 더욱이, 일정한 Mn 함량은 액체 야금 처리 단계 동안 내열성 재료 상에서 마모와 파열을 줄이는데 도움이 된다. 0.160 - 0.300 wt%의 범위에 있는 Mn 함량은 실제로 유리한 것으로 알려져 있고, 여기서 본 발명에 따르는 Mn 함량은 무게로 0.15% 보다 큰 범위 내에 있고, 특히 무게로 0.16-0.3%의 범위에 있다.
여기에 고려되어 있는 공정에서, 황은 유해 요소가 많이 있고, 100 ppm 미만의 함량으로 줄어든다. 황 함량은 바람직하게는 40 ppm 미만이어야 한다. 스멜트의 응고 동안, 전체 공정에 걸쳐 스멜트의 응고 동안 침전되는 매우 굵은 상태로 유지되어 있는 MnS 입자들이 형성되고, 이 입자들은 마감처리된 제품에 자기적으로 유해하다. 그러나, S 함량을 줄이는 것은 유해한 작용을 하지 않는 소수의 굵은 MnS 입자만의 형성을 초래할 것이다. 황에 대한 망간의 비율이 에지 크랙의 발생의 관점에서 열간 압연된 스트립 에지의 품질에 대해 상관관계가 있다는 것은 더욱 알려져 있다. 따라서, 이 비율은 적어도 6 보다 큰, 보다 바람직하게는 20 보다 큰 Mn/S이어야 한다.
여기에 고려되어 있는 전체 합금에서, 주석은 기본적으로 존재해 있고, 경계 표면에서 격리되어 있다. 0.150 wt%까지의 농도이지만 이상적으로는 0.060 - 0.100 wt%의 범위에 있는 농도로 있는 Sn의 존재는 2차 재결정화 공정에 이로운 영향을 미친다. 결정립 경계 움직임의 추가적이면서 영구적인 약간의 임피던스는 전체적으로 더 첨예한 선택을 초래하고, 그 결과 마감처리된 재료의 더 큰 텍스쳐 첨예도를 초래한다. 그러나, 증가된 Sn 함량은 생산 공정의 마지막에 적용된 절연성 레이어의 부착상태를 손상시킬 수 있다.
구리는 대부분의 경우 스크랩 금속의 추가를 통해 스틸 혼화물이 되는 원소이다. 구리는 경계 표면들에서 격리되는 것으로 알려져 있으므로, 주석의 상술된 손해되는 2차 효과를 방지할 수 있다. 이러한 이유로, 적어도 그 정도의 구리는 주석과 같은 합금으로 존재해 있어야 하지만, 이상적으로는 주석(Sn)에 대한 구리(Cu)의 비율은 2와 같아야만 한다. 구리는 또한 결정립 성장 억제에 마찬가지로 기여하는 Cu 침전물(Cu 클러스터)을 형성한다. 실제로, 0.300 wt%까지의 Cu 함량은 단점이 없으며, 이상적인 Cu 함량은 0.150 내지 0.250 wt%의 범위에 있다.
알루미늄은 결정립 성장 억제의 주요 캐리어이고, 알루미늄의 산 가용성 비율에 기초하고 있다(잔여물은 산화알루미늄(Al2O3)임). 억제자 위상의 효과를 정확하게 조정하기 위하여, Al 함량은 0.020 내지 0.040 wt%, 이상적으로는 0.026 내지 0.031 wt% 이어야 한다.
산 가용성 알루미늄과 함께 질소는 AlN 입자들의 미세하게 분산되는 침전을 이용해서 억제자로서 작용한다. 질소는 2가지 방식, 즉 스멜트의 성분에 존재하는 불가피한 비율을 통해서 그리고 냉간 압연된 스트립의 풀림 동안의 질화 공정을 통해서 스트립에 공급된다. 질화 공정에서 이용가능한 결합체 AlN 만큼의(원자의 개수로) 유리(free) 알루미늄을 가지기 위하여, 스멜트의 N 함량은 Al 함량의 25%를 초과할 수는 없지만, 50 내지 90 ppm의 범위, 결과적으로는 100 ppm 미만의 범위에 있어야 한다.
철과 불가피한 불순물에 추가하여, 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 니켈 및 다른 것과 같은 추가적인 합금 원소들도 포함되어 있을 수 있다. 산소 및 붕소 함량은 5 ppm 미만의 값으로 확실하게 조정되어야 한다(산소는 입자들과 같이 자성을 감소시키는 산화물을 형성하고, 붕소는 극도의 취성을 만들어 내서 가능하면 회피되어야 함).
스멜트 생산의 방식과 방법, 예컨대 2차 야금 처리의 타입과 빈도는 원하는 합금 조성이 재생가능한 정밀도로 준비될 수 있는 한 중요하지 않다. 특히, 스멜트의 2차 야금 처리는 주입가능성을 개선하는 칼슘의 추가가 매우 제한되도록 되어야 한다. 이는 자기적 이유로 원칙적으로 회피되어야 하는 침전을 칼슘이 유발하기 때문이다.
스멜트는 40 K, 이상적으로는 20 K 미만, 선택적으로는 12K 미만의 최대 과열 온도에서 가닥을 형성하도록 주조되는데, 이 온도들은 각각의 경우 액체화 온도로 지칭되며 여기에 고려되어 있는 스틸 합금을 위하여 1493℃에 매우 가깝다. 액체화 지점을 막 넘는 온도에서의 주조는 높은 글로불리틱(globulitic) 1차 미세구조 비율로 유리하게 균질한 응고 구조를 초래할 것이다. 그러나, 위의 모든 것에 있어서, 생산 신뢰성이 가장 우선되어야 하며, 여기에서 과열 온도의 너무 큰 감소는 조기 응고의 위험과 관련되어 있다. 가닥은 불활성 가스에 대한 노출없이 주조되고, 종래의 평상시 보호는 턴디시와 몰드에서 가닥을 주조하는 동안 제공된다.
리퀴드 코어 리덕션(LCR) 주조 방법도 사용되고, 즉 주조는, 예컨대 80 - 120 mm의 두께를 가지는 금형 속에서 수행되고, 이후 완전히 응고되지 않았을 뿐만 아니라 여전히 리퀴드 코어(liquid core; 액체 코어)를 가지는 가닥은 세그먼트, 바람직하게는 첫번째 2개의 세그먼트를 조정함으로써 50 내지 120 mm, 바람직하게는 50 - 90 mm, 특히 65 - 85 mm의 낮은 두께 범위로 감소된다. 이러한 방식으로, 이전의 통상의 박판 연속 주조에 비해 박판 연속 주조 동안 일어날 수 있는 더욱 중요한 조건은 완화된다. 게다가, 이 방법은 낮은 과열 온도에서의 주조를 수월하게 한다. 전체 야금 길이에 걸친 연속 주조 동안 이용되는 수직방향 직선형 배열이 높은 정도의 야금 청결도를 보장하기 위하여 유리하다. 완전히 응고된 가닥은 내측 미세구조의 균질성에 바람직한 영향을 주는 1100℃ 이상의 온도에서 수평 포지션으로 구부러진다.
그 결과 생긴 가닥은 단면 절단함으로써 개별적인 박판들로 분리되고, 1250℃의 최대 온도 아니면 적어도 부드러워진 박판이 신뢰할 만한 공정에서 추가로 작업되게 할 수 있는 온도로 보상 로에서 균질하게 지속가능하게 가열된다. 지속가능한 가열에 필요한 시간은 15분 내지 60분일 수 있다.
연속 로에서의 제 1 균질화 풀림 단계를 겪었던 박판은 열간 압연되기 전에, 고주파 유도 가열 장치를 통한 제 2 균질화 단계를 통과하는데, 고주파 유도 가열 장치는 열간 작업 라인의 바로 상류에 위치되어 있고 박판이 그 안에서 1300℃ 내지 1380℃, 바람직하게는 1355℃ 내지 1370℃, 특히 1360℃까지 가열된다. 이 인덕터는 1 m/s 미만의 일반적인 송입 속도로 열간 작업 라인으로 길이방향으로 전진되고 있을 때, 예컨대 두께가 60 - 90 mm, 일반적으로는 폭이 1000 - 1300 mm로 측정되는 박판의 온도를 150 - 300 K만큼 상승시킬 수 있도록 이상적으로 설계되어 있다. 유도 장치의 구조는 코어까지의 균일하며 지속가능한 가열(표피 깊이)이 달성될 수 있도록 그 전기 사양(특히 주파수)에 관하여 설계되어 있다.
이러한 타입의 유도 가열 장치는 몇가지 기술적인 이점을 제공한다.
한가지 이점으로, 이 기술적인 선택사항은 열간 작업 공정에 실질적인 열기계적 자유도를 부여하고, 그 결과 열간 작업/온도/시간 공정의 설계시 여유있는 유연성을 부여한다.
다른 이점으로, 이는 박판의 보상 온도를 유리하게 낮은 온도, 예컨대 1150℃ 정도로 선택하는 기술적인 선택사항을 제공해서, 박판은 그 결과 임의의 원하는 최초 열간 압연 온도로 대략 1380℃까지 개별적으로 가열될 수 있다. 생산시 물류상 유연성의 여유있는 이득에 추가하여, 이는 대형 보상 로에서 에너지의 실질적인 절약을 허용한다. 예를 들어, 과도하게 높지 않은 적합하고 일정한 보상 온도에서, 수냉식 로 롤러가 없을 수 있고, 그리고 적소에서 보다 단순한 비냉각식 롤러가 사용될 수 있다. 에너지의 실질적인 양은 그 결과로서 절약되는데, 이는 롤러의 수냉으로 인해 외부로 어떠한 열 에너지도 방출되지 않기 때문이다.
결정립 방향성 전기 스틸 스트립에서, 자기적 제품 특징과 그 균질화를 개선할 수 있는 공정 공학의 관점에서 추가 선택사항이 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 박판의 최대 지속가능한 가열 온도는 이 포맷의 제한된 고온 강도 때문에 기술적으로 제한된다. 그 결과로서, 획득된 억제만이 달성될 수 있다. 이어서, 박판 재료를 1380℃까지의 온도로 몇 초 동안 가열하는 이러한 새로운 선택사항에 있어서, MnS과 AlN에 기초한 고유의 부분 억제가 달성될 수 있다. 이러한 고온에서의 불가피하게 낮은 고온 강도는 이 경우 문제되지 않는데, 이는 재료 전달 시스템의 기술적 구성이 각각의 판이 산세척되고 열간 작업대의 제 1 가닥으로부터 운반되도록 설계될 수 있기 때문이다. 이러한 방식으로 생길 수 있는 고유의 억제는 완전한 단일 냉간 압연 공정의 관점에서 필요로 하는 총 억제를 제공하기에 충분하지 않다. 따라서, 그 이용가능한 두께로 냉간 압연되었던 스트립을 질화처리함으로써 만들어지는 획득된 억제도 추가되어야 한다. 그러나, 열간 압연 동안 형성되는 고유의 부분 억제에 기인한 종래 기술 대비 주요 이점은, 냉간 압연에 앞서 열간 압연된 스트립 풀림, 그리고 그 이용가능한 두께로 냉간 압연되었던 스트립의 재결정화, 탈탄화 및 질화 풀림을 구비하는 그 공정 경로 상 안정화되어 있는 스트립의 미세구조가 어떠한 의존적인 재결정립 성장도 방지한다는 점이다.
박판의 유도 가열 직후, 판은 직선형 열간 압연 처리단계에서 1.80 내지 3.0 mm, 바람직하게는 1.8 mm 내지 2.5 mm의 범위에 있는 열간 스트립 두께로 열간 압연된다. 전체적인 온도 곡선에 기초하여, 최초 압연 온도는 대체로 실질적으로 1200℃ 보다 높다. 이는 열간 작업된 주조 구조의 완전한 재결정화가 제 1 열간 작업 통과단계 후 그리고 늦어도 제 2 열간 작업 통과단계 후 일어날 것을 보장한다. 높은 최초 압연 온도는 마찬가지로 대체로 950℃보다 높은, 요구되는 높은 최종 압연 온도에서의 안전한 최종 압연 속도의 유지를 보장한다. 현재의 경우, 스틸 스트립이 권취되도록 안전하게 운반되는 최대 속도는 12 m/s이다. 유도 가열 다음으로 박판의 적절한 최종 온도를 선택함으로써, 실제 속도는 7.5 m/s로 감소될 수 있고, 이로써 롤러 파손의 위험을 줄이고 그 결과로서 수율을 증가시킨다.
열간 압연된 스틸 스트립은 180 - 300초, 통상적으로 240초 동안 950 - 1150℃에서 수행되는 열간 압연된 스트립 풀림 처리받게 된다. 열간 압연된 스트립 풀림에서 특히 중요한 것은 보통 높은 수압의 물 분사 노즐을 이용해서 30 K/s보다 빠른, 바람직하게는 40 K/s보다 빠른, 그리고 특히 45 K/s보다 빠른 냉각 속도로 막 풀림처리되었던 스틸 스트립의 신속한 담금질이다. 한가지에 있어서, 열간 압연된 스트립 풀림은 미세구조 균질화의 기능을 실행한다. 그러나, 그로스 텍스쳐가 열간 작업 동안의 전단 비율 때문에 이미 존재해 있는 표면에 가까운 열간 압연된 스트립의 영역은 어느 정도 더욱 굵게 되어 있고, 이는 원칙적으로 순차적인 냉간 압연 공정에서의 그로스 텍스쳐의 형성에 유리하다. 게다가, 신속한 냉각은 미세하게 분포된 탄화 침전물을 유발하다. 순차적인 냉간 압연 공정에서, 이는 강화된 변형 경화를 일으키고, 그 결과 에너지를 매트릭스 속으로 도입시킨다. 물 담금질 직후, 열간 압연된 스트립의 표면은 통상의 스케일제거(descaling) 및 산세척(pickling) 기법에 의해 풀림 스케일이 제거되어 있다.
열간 압연된 스트립 풀림은 마감처리된 스트립 두께로 압연하는 단일의 단계를 수반하는 냉간 압연이 다음에 온다. 그러나, 이 단계는 몇몇 연속하는 통과단계에서 수행된다. 결정립 방향성 전기 스틸 스트립의 표준 명목상 두께는 0.36 mm, 0.30 mm, 0.27 mm, 0.23 mm 및 0.18 mm이다. 이 공정에서, 냉간 압연은 최종 3개의 통과단계 동안 스트립 속으로 도입되는 냉간 작업으로부터의 가공 열이 충분히 오랫동안(적어도 5 분) 스트립 상에 작용할 수 있도록 실행되어야 하는데, 이 시간은 용해된 탄소 함량이 소성 변형 동안 심하게 유도되는 전위(dislocation)로 정해지기에 충분한 시간이며, 이는 냉간 압연이 계속되는 경우 미세구조에서의 변형 에너지의 추가 증가를 초래한다("코트렐 효과(Cottrell effect)"로 알려짐). 종래의 딥 드로잉된(deep-drawn) 스틸에 있어서, 예컨대 코트렐 효과는 바람직하지 않지만, 재결정화 다음으로 가장 미세한 결정립 및 균질한 미세구조를 획득하기 위하여 필요하고, 이는 또한 자기적 특징들에 가장 좋은 조건을 제공한다. 이상적으로, 이러한 조건은 양면 스탠드 상에 제공된다. 이 가공 열의 크기는 생산 동안 적절히 제어되어야 한다. 이는 소위 "시효 온도(aging temperature)"로 지칭된다. 이 온도는 각각의 압연 통과단계 후 접촉 온도계를 스트립의 에지에 규칙적으로 배치함으로써 제어될 수 있고, 또는 이러한 목적에 적합한 기술적인 장치나 설비를 사용하여 냉간 압연 동안 계속하여 전자적으로 탐지될 수 있다. 이 온도는 적어도 마지막 3개의 냉간 압연 통과단계들 중 하나에서 180℃ - 260℃의 범위 내에 있어야 하고, 일반적으로는 220℃이다. 180℃의 온도가 연장된 기간 동안에도 달성되지 않는 경우라면, 상술된 시효 효과는 불충분할 것이고, 자기적 품질의 변동이 생길 것이다. 그러나, 이 온도가 260 ℃ 이상의 수준에 도달하는 경우라면, 산화 레이어는 순차적인 탈탄화 및 질화 풀림에서 불균질한 가스 반응을 일으킬 수 있는 표면("블루잉(bluing)") 상에 형성될 것이다.
냉간 압연된 스트립은 2차 재결정화가 최적으로 달성될 수 있는 적절한 결정학적 텍스쳐를 부여하기 위하여 재결정화되어야 한다. 원칙적으로, 여기에서는 재결정화에 앞서 일어나는 냉간 압연된 미세구조의 회복 부분을 최소화하기 위하여 가장 가능성 있는 가열 속도를 선정하는 것이 유리하다. 20 - 40 K/s와 같은 정상 가열 속도가 가스 연소식 제트 버너가 설비된 종래의 연속 풀림 로에서 가능성이 있다. 그러나, 예컨대 유도 가열 장치나 다른 타입의 신속한 가열 장치를 사용하여 가열 속도를 수 100 K/s의 수준으로 증가시키는 것이 유리하다. 재결정화 연속 풀림은 당해 기술분야에 알려져 있다.
최종적으로, 스트립은 탈탄화되어야 하며, 탄소는 30 ppm 미만의 잔여 수준으로 줄어든다. 이는, 자화 손실이 극적으로 증가되는 것(자기 시효)을 허용할 수 있는, 마감처리된 제품에 탄화물이 형성되는 것을 방지하는데 중요하다. 30 ppm은, 대략 3 wt% (2.5 - 4 wt%) 실리콘이 있되 여기에 고려되어 있는 합금의 페라이트 매트릭스에서의 탄소의 가용 상한이다. 탈탄화는 재결정화와 동시에 수행된다. 이 풀림의 온도는 820 내지 890℃, 이상적으로는 840 - 850℃의 범위에 있고, 여기에서 스트립 표면-가스 반응이 가장 효과적이다. 최초 탄소 함량 및 스트립 두께에 기초하여, 다양한 길이의 풀림 시간이 탈탄화를 위하여 필요로 하는데, 최대 시간은 150초이지만 일반적으로는 100초 미만이다. 원하는 탈탄화 스트립 표면-가스 반응을 위하여, 수소, 질소 및 수증기를 포함하고 있는 습기 풀림 분위기가 요구된다. 이 조성은 산화 전위가 적절하게 조정된 상태로 남아있는 한 광범위한 한계 내에서 달라질 수 있다. 이는 수소에 대한 수증기의 분압비(pH2O / pH2)가 0.30 내지 0.60, 바람직하게는 0.35 내지 0.46의 범위 내에 있는 경우이다.
재결정화되고 탈탄화되며 냉간 압연된 스트립은 이후 획득된 억제자 위상을 형성하기 위하여 질화된다. 이는 850 내지 920℃의 범위에 있는 다양한 온도에서 수행될 수 있고, 여기서 50초, 대체로 15 - 40초, 특히 일반적으로는 대략 30초의 최대 활동 시간이 사용되어야 한다. 이 경우, 풀림 분위기는 수소, 질소, 수증기 및 암모니아로 된 혼합물을 구비하고, 여기에서 0.02 내지 0.08, 특히 0.03 - 0.07의 범위에 있는 분압비(pH2O / pH2)가 형성되어 있다. 총 가스 부피 중 암모니아(NH3) 가스의 비율은 적어도 2 wt% 내지 최대 12 wt%의 범위에 있을 수 있다. 이 비율은 송풍구 지관(infeed tuyere stock)의 기술적 설계, 스트립으로부터의 그 거리 및 송입 압력과 같은 질화 부분에서의 상세한 구조적 조건에 기초하고 있으므로, 해결하고자 하는 과제에 기초하여 개별적으로 최적화되어야 한다. 일반적인 질화는 다중 처리단계 공정이다. 아직까지 기술된 부분 풀림 처리 동안, 질소는 표면에 매우 가까운 레이어로 우선 분사되어 있어서, 이 지점에서 스트립에서의 총 질소 함량은 적어도 200 ppm, 바람직하게는 적어도 400 ppm이다. 2차 재결정화를 실행하는데 사용되는 벨 타입 로에서의 순차적인 고온 풀림의 최초 작업단계에서, 질소는 전체 스트립 두께에 걸친 확산에 의해 퍼지고, 이미 존재하고 있는 고유의 부분 억제를 완료하는 AlN 입자를 국소적으로 형성하도록 거기에 존재하는 알루미늄과 조합된다.
이 질화 공정은 원칙적으로 불균질한 구성을 초래할 수 있는 매우 민감하면서 실패하기 쉬운 표면 가스 반응이다. 이 공정에 있어서의 한가지 문제점은, 그에 선행하는 탈탄화 풀림은 심하게 산화성인 (습기있는) 가스 조건 하에서 필수적으로 실행되는 반면 질화는 산화의 가능성이 낮은 더 건조한 풀림 분위기에서 선택적으로 수행된다는 점이다. 따라서, 매우 산화성인 탈탄화 풀림은 순차적인 질화를 방해할 수 있는 다양하게 컴팩트하거나 국소적으로 불균질한 산화성 방벽 레이어를 형성할 수 있다. 이 문제점을 다투기 위하여, 중간 환원 풀림 작업단계(중간 환원 구간)는 바로 선행하는 탈탄화 풀림 동안 형성되어 있을 수 있는 어떠한 국소 과산화도 수정하도록 개입되어 있어서, 바로 다음에 오는 질화 처리는 균질하면서 재생가능하게 실행될 수 있다. 따라서, 이 중간 환원 풀림 작업단계는, 이에 바로 선행하되 0.10 보다 작거나 이상적으로는 0.05 보다 작은 감소된 분압비(pH2O / pH2)에서 탈탄화 풀림과 같이 동일한 풀림 분위기 하에서 수행되어야 한다. 중간 환원 풀림 작업단계는 최대 40초, 바람직하게는 10 내지 20초 지속된다. 온도는 820 - 890℃의 범위에 있고, 이상적으로는 탈탄화 질화 처리의 최적화되면서 선택된 온도 수준들 사이에 대략 집중되어야 하며, 이는 시스템 공학의 관점에서 공정을 단순화할 것이다.
1차 재결정화, 탈탄화 및 질화 풀림에서, 텍스쳐 비율이나 산소 함량 어느 것도 제어되지 않는다. 오히려, 관련된 값들은 각각의 시스템과 공정의 제어에 의해 자동으로 결정된다. 텍스쳐 비율이나 산소 함량을 제어하기 위한 어떠한 중앙 및/또는 조절 시스템은 없다. 1차 재결정화된 결정립이 22㎛ 내지 25㎛의 원 같은 평균 크기(직경)를 가지는 냉간 압연된 스트립은 획득된다.
이 방식으로 재결정화되고 탈탄화되며 질화되는 스틸 스트립은 이후 벨 타입 로에서 고온 풀림에 의해 코일을 형성하도록 추가로 가공되면서 감겨있을 수 있기 전에, 비 점착성 레이어(풀림 분리기)로 코팅된다. 비 점착성 코팅은 탈염수(demineralized water) 안에서의 MgO 분말의 수성 슬러리와 같이 스틸 스트립에 적용된다. 여기에서, MgO에서의 결정수(crystal water)의 픽업을 최소하는 것이 중요하며, 이 목적으로 물과 MgO 사이의 접촉 시간을 최소화하는 것, 전체 MgO 슬러리와 코팅 시스템 및 냉간 압연된 스트립 그 자체를 4℃로 냉각하는 것, 및 코팅을 신속하게 건조시키는 것과 같은 측정들이 가능성 있는 선택사항을 제공한다.
2차 결정립 성장의 공정에 의한 그로스 텍스쳐의 형성은 벨 타입 로에서의 통상적인 고온 풀림을 이용해서 수행된다. 비 점착성 레이어로 코팅되었던 코일은 우수한 내열성 스틸 플레이트 상에 배치되고, 보호용 후드에 의해 둘러싸여 있는데, 이 스틸 플레이트를 통해 풀림 가스가 안내된다. 가열 후드는 이후 코일 위에 배치되고, 가스로 발화되거나 전기적으로 가열된다. 전체 풀림 어셈블리가 각각의 풀림 통과단계의 초기에 건조한 질소 가스로 플러싱되었다면, 400℃로의 신속한 가열이 실행되고 대략 15-20 K/h로 1190 - 1210℃의 대기 온도까지의 느린 가열이 다음에 온다. 이 공정에서, 5 내지 10 시간 지속되는 중간 대기 처리단계는 600 - 700℃의 범위에 있는, 특히 650℃의 온도에서 유리하게 도입될 수 있는데, 이는 무거우면서 열적으로 부진한 코일의 온도 기울기를 보상하는데 이용된다. 이 느린 가열 작업단계 동안, 보호용 후드는 건조한 질소와 수소로 된 혼합물이 공급된다. 건조한 풀림 가스는 특히 이 경우 중요한데, 이는 어떠한 수증기 파편도 텍스쳐 형성의 민감한 공정에 지장을 줄 수 있기 때문이다. 그러나, 습도의 일정한 증가는 MgO 비 점착성 레이어로부터 소량으로 불가피한 결정수 증발의 결과로서 400℃의 온도를 넘어서는 불가피하다. 이는 상술된 측정들에 의한 결정수의 픽업을 최소화하는 것이 중요한 이유이다.
가열 작업단계 동안 풀림 가스의 성분에 관하여, 90 wt% N2까지 강하게 지배적인 질소 비율을 가지는 풀림 분위기가 사용된다. 이러한 질소의 초과는 AlN 위상의 활동 기간을 어느 정도 연장되게 하는데, 이는 AlN의 분해와 발사되는 질소의 제거가 어느 정도 지연되기 때문이다.
대기 온도가 도달되면, 가스 공급은 100% 수소로 전환되고, 적어도 20 시간 동안 1190 - 1210℃에서 유지된다. 대기 시간과 대기 온도를 최적화하기 위하여, 황과 질소의 총 정화는 보장되어야 하고, 코일의 스탠드 에지(바닥 버클) 상에서의 에지 결함의 형성은 최소화되어야 한다.
고온 유지 시간이 만료하는 경우, 그 결과 생긴 마감처리된 스틸 스트립은 주위 온도로 냉각된다. 이 공정 동안, 100% 질소 가스의 이송은 어떠한 질소 픽업도 회피하기 위하여 처음에는 유지된다. 그러나, 코일의 온도가 대략 600℃ 아래로 떨어지자마자, 풀림 분위기는 100% 건조한 질소로 전환된다. 온도가 400℃ 아래로 떨어지자마자, 가열 후드는 상승될 수 있고, 온도가 대략 100℃ 아래로 떨어지는 경우, 보호용 후드도 상승될 수 있다.
벨 타입 로에서의 고온 풀림 다음으로, 2차 재결정화되고 마감처리된 스틸 스트립은 초과 잔여 MgO를 기계적으로 청소하고(물과 회전 브러시를 이용함), 이후 유리하게도 인산으로 탕(bath)에서 산세척되고, 이후 즉시 바로 하류에서 상기 스트립은 응력 완화 풀림되는 연속적인 풀림 라인으로 이송된다. 실제로 알려진 바와 같이, 습기있는 코팅된 스틸 스트립은 연속적인 풀림 라인의 흡입 영역에서 긴 루프로 보통 정지되어 있다. 이 로 영역에서, 스틸 스트립은 높은 화력으로 가열되고, 이 공정에서 절연성 코팅도 완전히 세팅되고 건조된다. 이후 스틸 스트립만이 제 1 로 운반 롤러를 터치하도록 허용된다. 가열 속도가 그러하듯이 이용되는 풀림 분위기는 중요하지 않지만, 기계적 응력을 제거할 뿐만 아니라 고르게 안내되어 있는 스틸 스트립을 생산하기 위하여 도달되는 최대 온도는 840 내지 880℃ 이어야만하고, 이상적으로는 860℃이다. 온도가 이 수준 아래로 너무 떨어지는 경우라면, 원하는 효과는 일어나게 되지 않을 것이다. 이 수준 너무 위에 있는 경우라면, 절연성 코팅은 손상 받을 것이다. 그러나, 스틸 스트립이 주위 온도로 되돌아가는 냉각이 가능한 한 균질하게 되는 것이 특히 중요하다. 이는 보통 비교적 긴 냉각 통과단계에 걸쳐 환기장치를 사용함으로써 달성된다.
결정립 방향성 전기 스틸 스트립을 생산하는 전체 공정의 이 마지막 풀림 라인의 배출 영역에서, 마감처리된 제품은 옮겨지고 품질 관련 기준에 기초하여 평가되고 인증될 수 있다.
최종 제품을 형성하도록 가공되었던 결정립 방향성 전기 스틸 스트립은 선택적으로 순차적인 자기 구역 보정 처리받게 될 수도 있고, 이는 자화 손실을 추가로 12 - 20% 만큼 감소시킬 수 있다. 구역 보정을 위한 이러한 장치는 최종 절연/응력 완화 풀림 시스템의 배출 부분에 설치될 수 있고, 또는 오프라인에서 선택적으로 실행될 수 있다.
예시적인 하나의 실시예의 절차는 다음과 같다.
다음과 같은 화학적 성분, 즉:
3.230 wt% Si
0.058 wt% C
0.168 wt% Mn
0.206 wt% Cu
0.003 wt% S
0.030 wt% Al (산 가용성)
0.088 wt% Sn
0.003 wt% N
0.087 wt% Cr
0.001 wt% Ti
0.029 wt% P
0.085 wt% Ni
과 불가피한 소량의 불순물을 가지는 스틸 스멜트는 박판 연속 주조 기법을 이용하여 85 mm의 주조 두께로 금형 안에서 주조되고, 65 mm 내지 85 mm의 두께와 1100 mm 내지 1250 mm의 폭을 가지는 가닥으로 불활성 가스에 대한 가닥의 노출없이 "리퀴드 코어 리덕션" 방법("리퀴드 코어 리덕션" 방법에 따르는 두께 감소에서, 가닥 두께는 금형 바로 아래에서 감소되는 한편, 가닥의 내부는 리퀴드 코어를 가짐, 주조 가닥의 선택적인 두께 감소가 최종 응고에 가까운 응고점에서 (우선) 실행되는 소위 "소프트 리덕션(soft reduction)" 방법도 가능성이 있음)에 의해 형성된다.
순차적인 제어식 냉각 다음으로, 생산되는 가닥은 1190℃의 야금 길이를 넘는 온도에 도달하는데, 이 온도에서 가닥은 수직방향으로부터 수평방향으로 구부러지고 나서 개별적인 판들로 교차하여 분할된다. 따라서, 판들은 소위 박판 기술을 이용해서 생산된다. 판들은 이후 고온 처리에 의해 마감처리되는 1150℃에서 20 분의 균질화 풀림 처리받게 된다. 이를 위하여, 판들은 제 1 열간 압연 통과단계 바로 앞서 전동식 연속 유도 가열 장치를 통해 가이드되고, 상기 장치에 의해 적어도 몇 초의 짧은 시간 동안 1370℃의 온도에 있게 된다. (박)판들은 이후 고압 스케일제거 장치를 통과하고, 압연기에서의 열간 압연 공정의 형태로 열간 압연 처리가 다음에 온다.
제 1 열간 작업 통과단계는 인덕터나 유도 가열 장치를 떠난 후 대략 1280℃의 온도에서 대략 10s 간 수행된다.
예시적인 실시예에서, 박판은 6 가닥을 구비하는 열간 압연 트레인에서 열간 스트립으로 열간 압연되고, 여기서 마지막 가닥을 떠난 후 각각의 열간 압연된 스트립은 2.30 mm의 두께를 가진다.
열간 압연 처리의 완료시, 박판으로부터 생산되는 열간 압연된 스트립은 930℃의 최종 압연 온도를 가진다. 이 스트립은 이후 코일을 형성하도록 대략 580℃의 권취 온도에서 권취기에 감기기 전에 대략 5s 후 박층 냉각 경로를 통과한다.
이 방식으로 생산되는/발생되는 열간 압연된 스트립은 나중에 냉간 압연 공정으로 이송될 것이다.
냉간 압연 공정은 열간 압연된 스트립의 거친 열간 스트립 에지를 다듬는 것으로 시작하고, 이후 이 스트립은 연속 풀림 공정으로 이송되고, 이를 이용해서 이 스트립은 920℃ 내지 1150℃의 최대 온도에서, 특히 950℃ 또는 1050℃ 또는 1120℃의 온도에서 비 산화 조건(95 wt% 건조한 N2와 5 wt% H2가 있는 가스 분위기) 하에서 220s의 기간에 걸쳐 풀림된다.
풀림 공정 직후, 5초 내에 풀림 공정에서 사용된 로를 떠나고, 풀림되어 열간 압연된 스트립은 28 K/s 내지 52 K/s의 범위에 있는 냉각 속도, 특히 52 K/s 또는 45 K/s 또는 38 K/s 또는 28 K/s의 한정된 냉각 속도로 고압수 분무 처리받게 된다.
이 방식으로 풀림되고 담금질되었던 열간 압연된 스트립은 이후 산세척되고, 여기서 표면 스케일은 파괴되고 염산과 같은 산세척 화학물질에 의해 용해된다.
이어서 냉간 압연을 위하여 준비되어 있는 열간 압연된 스트립은 이후 냉간 압연 공정으로 이송되고, 여기에서 다수의 통과단계를 구비하는 단일 공정에서의 양면 냉간 압연 가닥에서 0.23 mm 내지 0.30 mm의 범위에 있는 명목상 이용가능한 두께로, 특히 0.23 mm 내지 0.27 mm 또는 0.30 mm의 표준 명목상 두께로 냉간 압연된다. 이 공정에서, 작업 열로 생긴 스트립 온도는 제 2 내지 마지막 냉간 압연 통과단계 동안 235℃ 또는 최대 260℃의 온도가 형성되도록 조정되면서 제어되고, 스트립은 10분 아니면 적어도 5분 동안 이 온도에 노출된다.
그 이용가능한 두께로 냉간 압연되었던 스트립은 이후 로에서 재결정화, 탈탄화, 이후 중간 환원 그리고 최종적으로 질화 연속 벨트 풀림 처리 받게 되고, 이에 관한 절차는 다음과 같다.
냉간 압연된 스틸 스트립은 30 K/s의 평균 가열 속도로 850℃의 대기 온도로 로에서 우선 가열되며, 이 온도에서 최대 150초 동안 풀림되고, 여기서 로에서의 가스의 풀림 분위기는 54℃의 포화 온도에서 60 wt% N2와 40 wt% H2로 된 습기있는 혼합물로 이루어져서, 수증기/수소 분압비(pH2O / pH2 = 0.44)가 형성된다.
예시적인 실시예에서, 95초 동안 지속되는 동일한 로에서의 전술된 조건 하에서 풀림 단계 다음으로, 스트립은 이후, 풀림 가스나 풀림 분위기가 동일한 성분을 가지지만 단지 10 내지 16℃의 상이한 포화 온도를 가지는 별개의 구간에 도달한다. 이 로 구간에서의 온도는 880℃이다.
스트립이 20초의 기간 동안 이 조건에 노출되었다면, 로의 제 3 별개의 구간에 도달하고, 여기에서 이후 30초의 기간 동안 910℃의 온도에서 풀림되고, 여기서 로의 이 지점에서 가스의 풀림 분위기는 26℃의 포화 온도에서 30 wt% N2와 70 wt% H2로 된 혼합물로 이루어져서, 0.05의 수증기/수소 분압비(pH2O / pH2)가 형성된다. 7 wt% 분량의 암모니아(NH3)는 가스의 풀림 분위기(풀림 가스)에 추가된다. 그러나, 이 분량은 이미 존재하는 풀림 가스와 혼화되지 않는다. 대신, 미리 냉각된 NH3는 처리되는 스트립 위와 아래에 위치되어 있는 (특별한)풍구 지관를 통해 스트립의 표면 위쪽에 즉시 그리고 직접 취입된다. 풀림되어 냉간 압연된 스트립은 이후 320 ppm의 총 질소 함량, 및 24 ㎛의 원 같은 평균 크기(직경)를 가지는 1차 재결정화 결정립을 가진다.
5 wt% TiO2, 0.5 wt% Na2B4O7 및 0.05 wt% MgCl2(MgO의 양과 관련된 양)로 된 첨가물과 MgO로 이루어진 풀림 분리기(비 점착성 레이어)의 코팅은, 이후 이 방식으로 처리되고 준비되었던 풀림되어 냉간 압연된 스트립에 적용된다. 수성 항 부착 슬러리의 형태인 풀림 분리기와 스틸 스트립 모두는 코팅에 앞서 4℃로 냉각된다. 풀림 분리기(비 점착성 레이어)와의 코팅 직후, 2개의 마주하는 큰 면적의 스틸 스트립 표면들(표면 영역들)은 강한 적외선을 이용하여 건조된다. 냉간 압연된 스트립은 이후 코일을 형성하도록 권취기에 감기고, 코일 축이 수직하는 포지션으로 기울어지고, 그리고 이 포지션으로 옮겨진다.
특히 첨예한 {110}<001> 텍스쳐(밀러 지수)를 특징으로 할 뿐만 아니라 압연 방향에 대해 평행한 약간의 자화 방향을 가지는 변압기에서 사용하기 위한 그로스 텍스쳐를 가지는 결정립 방향성 전기 스틸 스트립을 획득하기 위하여, 그로스 텍스쳐는 이후 2차 재결정화 공정에서 형성되고, 이 목적으로 코일은 20 K/h의 가열 속도가 형성되어 있는 고온 벨 타입 풀림 로에서 풀림된다. 가열 작업단계는 650℃에서의 대기 처리단계에 의해 방해되고, 그 동안 온도는 온도 보상을 위하여 5시간의 기간 동안 유지되어 있다. 가열은 이후 1200℃의 온도에 도달될 때까지 전과 같이 계속된다. 이 시간 내내, 75 wt% N2와 25 wt% H2로 이루어진 건조한 가스는 풀림 후드를 통해 유동한다. 1200℃의 온도는 이에 도달되는 경우 풀림 후드에서 지배적인 가스 분위기가 100% 건조한 수소로 전환되는 대기 온도를 나타낸다. 코일은 1200℃인 이 고온 대기 처리단계에서 24 시간 동안 풀림된다. 이는 주위 온도로의 점진적인 냉각이 다음에 오고, 여기에서 온도가 600℃ 아래로 떨어지는 경우에는 풀림 후드 안의 가스 분위기가 100% N2로 전환된다. 가열 작업단계 동안, 아니면 바람직하게는 고온 벨 타입 풀림 로에서의 전체 2차 재결정화 풀림 공정 동안, 가스의 풀림 분위기 중 원자 퍼센트로 환산한 질소(N2)의 양은 원자 퍼센트로 환산한 수소(H2)의 양보다 많다. 2차 재결정화 풀림 다음으로, 그로스 텍스쳐가 있는 결정립 방향성 전기 스틸 스트립이 마감처리된다.
이 방식으로 획득되는 마감처리된 스틸 스트립이 주위 온도로 냉각되었다면, 세척되고, 인산으로 산세척되고, 액체 인산염 약품으로 코팅되고, 860℃의 최대 온도에서 최종적으로 연속적으로 응력 완화 풀림되고 나서 균일하게 냉각된다.
이 방식으로 생산된 결정립 방향성 전기 스틸 스트립은 종래의 HGO (고 투자율 결정립 방향성) 재료의 범위에서 매우 양호한 자기적 특징들을 가진다. 0.23 mm의 마감처리된 스틸 스트립 명목상 두께/이용가능한 명목상 두께를 가지는 이러한 스틸 스트립을 위한 50 Hz와 1.7 T 변조에서의 재자화 손실은 800 A/m의 전계 강도에서 1.93 T의 극성을 가진 0.79 W/kg이다.

Claims (14)

  1. 박판 연속 주조를 이용해서 결정립 방향성 전기 스틸 스트립을 생산하는 공정으로서, 상기 공정은 다음의 공정 단계들, 즉:
    a) 2차 야금 처리 후 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물과
    Si: 2.50 - 4.00 wt%,
    C: 0.030 - 0.100 wt%,
    Mn: 0.160 - 0.300 wt%,
    Cu: 0.100 - 0.300 wt%,
    Alsl: 0.020 - 0.040 wt%,
    Sn: 0.050 - 0.150 wt%,
    S: < 100 ppm,
    N: < 100 ppm,
    를 포함하는 스틸을 용융하는 단계;
    b) 50 - 120 mm의 두께를 가지는 가닥을 형성하기 위해서 불활성 가스에 대한 가닥의 노출없이 박판 연속 주조에 의해 스멜트를 연속적으로 주조하고, 그리고 가닥을 박판들로 분할하는 단계;
    c) 다음의 단계들, 즉;
    c') 직선형 로(furnace)에서 1050℃ 이상의 온도로 박판을 가열시키는 단계; 그리고 최대 1250℃, 또는 최대 1200℃, 또는 최대 1150℃에서 상기 박판을 풀림 처리받게 하는 단계;
    를 구비하는 균질화 풀림을 수행하는 단계; 그리고
    d) 유도 가열 장치, 또는 고주파 유도 가열 장치 쪽으로 박판을 이송하는 단계로서, 박판은 통과하는 동안 제 1 열간 압연 통과단계에 바로 앞서, 1350℃ - 1380℃의 온도, 또는 1355℃-1370℃의 온도, 또는 공정 단계(c'))에서의 이전 균질화 온도 이상의 온도인 1360℃까지 가열되는, 단계;
    e) 1.8 mm - 3.0 mm의 두께를 가지는 열간 스트립을 형성하기 위해서 직선형 다중 가닥 열간 압연 트레인 안에서 박판들을 연속적으로 열간 압연하는 단계;
    f) 코일을 형성하기 위해서 열간 압연된 스트립을 650℃ 미만의 권취 온도에서 냉각하고 권취하는 단계;
    g) 권취 후 그리고 순차적인 냉간 압연 단계에 앞서 열간 압연된 스트립을 920℃ 내지 1150℃의 온도에서 풀림하는 단계;
    h) 양면 스탠드 상의 열간 압연된 스트립을 3개 이상의 통과단계로 된 단일 공정 단계에서 0.15 mm - 0.40 mm의 최종 두께를 가지는 냉간 압연된 스트립으로 냉간 압연하는 단계;
    i) 그 결과 생긴 냉간 압연된 스트립을 재결정화, 탈탄화 및 질화 풀림 처리받게 하는 단계;
    j) MgO를 포함하고 있는 풀림 분리기(비 점착성 레이어)를, 재결정화, 탈탄화 및 질화 풀림되었던 냉간 압연된 스트립의 스트립 표면에 적용하는 단계;
    k) 고스 텍스쳐를 가지는 마감처리된 스틸 스트립을 형성하도록 1150℃ 보다 높은 온도에서 벨 타입 로에서의 고온 풀림에 의해, 풀림 분리기로 코팅되었던 냉간 압연된 스트립을 2차 재결정화 풀림 처리받게 하는 단계;
    l) 전기 절연성 레이어와 함께 2차 재결정화 풀림을 겪었던 마감처리된 스틸 스트립을 코팅하고 나서, 코팅되어 마감처리된 스틸 스트립을 응력 제거 풀림 또는 응력 완화 풀림하는 단계;
    를 구비하고,
    공정 단계(i))에서의 냉간 압연된 스트립의 재결정화, 탈탄화 및 질화 풀림 단계는:
    질소(N2)와 수소(H2)를 포함하고 있으면서 냉간 압연된 스트립에 작용하고 그리고 0.30 내지 0.60의 수증기/수소 분압비(pH2O / pH2)를 가지는 습기있는 가스의 풀림 분위기를 이용하여 최대 150초의 기간 동안 820℃ - 890℃의 범위에 있는 스트립 온도에서 수행되는 탈탄화 풀림 작업단계를 구비하고; 그리고
    질소(N2)와 수소(H2)를 포함하고 있으면서 냉간 압연된 스트립에 작용하고 그리고 0.03 내지 0.07의 수증기/수소 분압비(pH2O / pH2)를 가지는 가스의 풀림 분위기를 이용하여 최대 50초의 기간 동안 850℃ - 920℃의 범위에 있는 온도에서 수행되는 순차적인 질화 풀림 작업단계를 구비하고; 그리고
    탈탄화 풀림 작업단계와 질화 풀림 작업단계 사이에서 수행되고 질소(N2)와 수소(H2)를 포함하고 있으면서 냉간 압연된 스트립에 작용하고 그리고 0.10 미만의 수증기/수소 분압비(pH2O / pH2)를 가지는 건조한 가스의 풀림 분위기를 이용하여 최대 40초의 기간 동안 820℃ - 890℃의 범위에 있는 온도에서 수행되는 중간 환원 풀림 작업단계로서, 1차 재결정화 결정립이 22 ㎛ 내지 25 ㎛의 원 같은 평균 크기(직경)를 가지는 냉간 압연된 스트립이 획득되는, 중간 환원 풀림 작업단계를 구비하는;
    것을 특징으로 하는 공정.
  2. 제 1 항에 있어서,
    총 가스 유량으로 지칭되는 적어도 2 wt% 내지 최대 12 wt%의 암모니아(NH3)는 공정 단계(i))에서의 질화 풀림 작업단계 동안 풀림 분위기에 별도로 추가되고, 그리고 암모니아는 냉간 압연된 스트립의 2개의 마주하는 큰 면적의 스트립 표면들 위쪽에 취입되는 것을 특징으로 하는 공정.
  3. 제 1 항에 있어서,
    탈탄화 풀림 작업단계, 중간 환원 풀림 작업단계 및 질화 풀림 작업단계를 구비하는 공정 단계(i))의 풀림 동안, 냉간 압연된 스트립은 풀림 후 냉간 압연된 스트립이 적어도 200 ppm, 또는 적어도 280 ppm, 또는 적어도 400 ppm의 총 질소 함량을 가지도록 풀림되는 것을 특징으로 하는 공정.
  4. 제 1 항에 있어서,
    공정 단계(i))에서 재결정화 풀림의 초기에, 냉간 압연된 스트립은 100 K/s 이상의 가열 속도로 가열되는 것을 특징으로 하는 공정.
  5. 제 1 항에 있어서,
    공정 단계(a))의 스멜트에서 황(S)에 대한 망간(Mn)의 비율은 6 보다 크거나 또는 20 보다 크며, 그리고 질소(N)에 대한 알루미늄(Al)의 비율은 4 보다 크거나 또는 10 보다 큰 것을 특징으로 하는 공정.
  6. 제 1 항에 있어서,
    공정 단계(b))에서의 주조 동안, 스멜트의 과열 온도는 주조 동안 40K 미만, 또는 20K 미만, 또는 12K 미만이고, 그리고 가닥의 두께의 감소는 금형 바로 아래에서 "리퀴드 코어 리덕션(Liquid Core Reduction)" 방법에 따라 수행되는 한편, 가닥 내부는 리퀴드 코어를 가지는 것을 특징으로 하는 공정.
  7. 제 1 항에 있어서,
    공정 단계(e))에서의 열간 압연은, 제 1 작업 통과단계 동안의 최초 압연 온도가 1150℃ 보다 높거나 또는 1200℃ 보다 높은 상태, 최종 압연 온도가 850℃ - 980℃의 범위에 있는 상태, 및 최종 압연 속도가 12 m/s 미만, 또는 10 m/s 미만인 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 공정.
  8. 제 1 항에 있어서,
    공정 단계(g))에서의 열간 압연된 스트립의 풀림 동안, 풀림되어 열간 압연된 스트립은 25 K/s 보다 빠른, 또는 30 K/s 보다 빠른, 또는 40 K/s 보다 빠른 냉각 속도로 풀림 후 담금질되는 것을 특징으로 하는 공정.
  9. 제 1 항에 있어서,
    공정 단계(h))에서의 열간 압연된 스트립의 냉간 압연 동안의 작업은, 최종 3개의 통과단계들 중 적어도 하나 이상 동안 열간 압연된 스트립이 적어도 5분의 기간 동안에 압연 동안 만들어진 가공 열에 의해 생긴 적어도 180℃ 내지 최대 260℃의 온도에 도달하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 공정.
  10. 제 1 항에 있어서,
    공정 단계(h))에서의 냉간 압연은 2개의 처리단계들로 수행되고,
    열간 압연된 스트립은 제 1 냉간 압연 처리단계에 앞서 산세척 단계에서 산세척되고, 그리고 제 1 냉간 압연 처리단계의 완료시 열간 압연된 스틸은 공정 단계(g))에 따라 풀림되는 것을 특징으로 하는 공정.
  11. 제 10 항에 있어서,
    제 2 냉간 압연 처리단계에서, 열간 압연된 스트립의 두께는 적어도 85% 까지 감소되는 것을 특징으로 하는 공정.
  12. 제 1 항에 있어서,
    공정 단계(k))에서의 2차 재결정화 풀림은, 벨 타입 로에서의 고온 풀림의 가열 작업단계 동안에는 가스의 풀림 분위기 중 원자 퍼센트로 환산한 질소(N2)의 양이 원자 퍼센트로 환산한 수소(H2)의 양보다 많도록 수행되는 것을 특징으로 하는 공정.
  13. 제 1 항에 있어서,
    공정 단계(l)) 다음으로, 코팅되어 마감처리된 스틸 스트립의 자기 구역 보정을 발휘하는 공정 단계가 실행되는 것을 특징으로 하는 공정.
  14. 삭제
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